Instrument indicateur et de commande sensible à la pression.
La présente invention concerne un instrument indicateur et de commande sensible à la pression, destiné à commander d'autres ins truments ou machines, automatiquement en réponse à certaines impulsions ou conditions, et à indiquer une opération de commande et son état à un observateur.
L'instrument indicateur et de commande sensible à la, pression faisant l'objet de l'inven tion, comprenant une bande indicatrice munie de graduations, guidée autour de bobines et défilant en regard d'une fenêtre, est caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une capsule sensible à des différences de pression et reliée par l'intermédiaire d'un mécanisme de leviers mobiles à un bras de contact disposé un circuit électrique, une barre de contact destinée à coopérer avec ledit bras de contact étant réglable en même temps que la a bande indicatrice.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'instrtlment, objet de l'invention.
La fig 1 est une vue en plan partiellement en coupe de l'instrument, représentant la disposition générale des divers éléments.
La fig. 2 est. une vue en plan, extérieure, vue sensiblement perpendiculaire à celle de la fig. 1.
La fig. 3 est. une vue de face.
La fig. 4 est une coupe à travers les bobines des fig. 1 et 9, montrant le mécanisme assurant le mouvement relatif desdites bo- bines.
En se référant aux fig. 1 et 2, on voit que l'instrument comprend un boîtier 10 pouvant convenir à son installation sur divers types de panneaux d'appareils, notamment les panneaux de bord pour avions.
Un châssis rigide 11, contenu dans le boî- tier 10, supporte le mécanisme qui va être décrit ci-après. Une traverse 12a est fixée sur ce châssis et des capsules 15 sensibles à la pression sont montées sur cette traverse. Ces capsules sont disposées en série et réunies les unes aux autres par tout procédé convenable tel que soudage ou brasage. On peut adopter ce même procédé pour les fixer, et plus particulièrement la plus inférieure des deux, sur la traverse 12. Le nombre de capsules à uti- liser dépend principalement de l'amplitude du mouvement et de la puissance désirées pour le fonctionnement du mécanisme de transmission.
Dans l'exemple représenté, deux capsules conviennent en vue de communiquer au méca nisme la force de déplacement. L'instrument est réglé par un autre mécanisme qui sera dé erit ei-après.
On remarquera sur les fig. 1 et 2 que la capsule 15 inférieure est celle qui est reliée directement à la traverse 12. La capsule 15 supérieure est munie d'une lame 20 qui s'en dirige vers le haut et qui est destinée à actionner le mécanisme de leviers qui sera décrit ci-après. Elle constitue la liaison entre la série de capsules et le mécanisme de leviers, permettant aux capsules d'actionner ledit mécanisme. Cette lame 20 est faite en métail à ressort. Sa flexibilité ou élasticité est telle que la force qui est appliquée par les capsules par l'intermédiaire de la lame sur le mécanisme de leviers est insuffisante pour courber ou aplatir la lame. En d'autres termes, la lame est suffisamment rigide pour ne pas pouvoir être courbée sous l'action des forces exercées par les capsules.
Par ailleurs, elle est suffisamment flexible pour pouvoir suivre le mouvement, du mécanisme de leviers.
L'extrémité libre de la lame élastique 20 est reliée à une lame élastique transversale 21 dont. les propriétés sont sensiblement les mêmes que celles de la lame'20. Ces deux éléments peuvent par exemple être en béryllium, cuivre, acier inoxydable ou métal analogue.
L'extrémité opposée de la lame élastique 21 est. reliée à l'une des extrémités d'une barre transversale 22 dont l'extrémité opposée est articulée par une lame élastique 23 sur un bossage 24 du châssis 11. Les propriétés de la lame 23 sont analogues à celles des lames 211 et 20. Une lame élastique25est.fixée sur l'extrémité mentionnée en premier lieu de la barre 22, et une barre longitudinale 26 est reliée à la lame 25. Une autre lame élastique 27 est reliée à l'extrémité opposée de la barre 26 et l'extrémité libre de la lame 27 est reliée à une barre de contact 28, disposée transver- salement.
Cette barre de contact est. articulée sur la paroi latérale du châssis 11 par une autre lame élastique 29.
Les éléments2-1,23,,23,25,26,27,2.8et 29 constituent le mécanisme de leviers ci-dessus mentionné. Il ressort, en particulier de l'examen de la fig. 1, que lorsque les capsules se dilatent. dansuneatmosphèreraréfiée,la lame 20 communique à l'ensembleduméca- nisme de leviers un déplacement vers l'avant.
De façon plus détaillée, ce mouvement vers l'avant de la lame 20 provoque un pivotement vers l'avant de la barre 22, un deuxième mouvement vers l'avant 1de la barre 216 et finalement un pivotement vers l'avant de la barre de contact 28. Inversement, lorsque la pression qui s'exerce sur les surfaces extérieures des capsules 15 augmente en provoquant leur contraction, la lame 20 ramène en arrière ledit mécanisme de la façon suivante : la barre 22 est tirée en arrière sur son axe-pivot 23, en tirant avec elle la barre 26 et. en amenant la barre de contact 28 à se déplacer vers l'arrière autour de son pivot 29.
On va décrire maintenant le mécanisme de réglage et indicateur. Un bouton 40, disposé à l'avant du boîtier 10 constitue l'élé- ment de manoeuvre de ce mécanisme. Ce bouton est relié à une vis 41 qui engrène avec une roue hélicoïdale 42 calée sur un arbre transversal 43 tourillonnant librement dans des paliers 44 et 45 fixés au châssis 11. Deux vis 46 et 47, calées sur l'arbre 43, engrènent respectivement avec des roues hélicoïdales 48 et 49 calées respectivement sur des tiges filetées 50 et 51. Ces tiges filetées sont disposées dans le sens longitudinal du boîtier et leurs extrémités tourillonnent dans des paliers 55, 56, 57 et 58 fixés sur le châssis 11.
Une traverse 60, que l'on appellera deuxième barre de contacts, est percée à ses extrémités opposées de deux trous taraudés au moyen desquels elle est montée sur les tiges filetées 50 et 51.
Il résulte de ce qui précède que lorsqu'on tourne le bouton 40, la vis 41 fait tourner la roue hélicoïdale 42. Etant donné que celle-ci est calée sur l'arbre 43, il en résulte un mouvement correspondant de rotation des vis 46 et 47 dudit arbre et par suite, étant donné que celles-ci engrènent avec les roues hélicoidales 48 et 49 calées sur les tiges filetées 50 et 51, lesdites roues et leurs tiges respectives sont entraînées en rotation. Attendu que la barre 60 se déplace le long de ces tiges, le mouvement de rotation de ces dernières a pour effet de déplacer la barredans le sens longitudinal du boîtier 10 dans le sens avant ou arrière, ainsi qu'indiqué en pointillés sur la fig. 1.
On voit sur cette figure que le contact peut être assuré entre la première barre de contact 28 et la deuxième barre de contact 60.
Ce contact est assuré effectivement par une petite saillie antérieure 70 prévue à l'extré- mité libre de la barre 28. On supposera pour l'instant que la barre 60 est réglée dans la position représentée en traits pleins sur la fig. 1 et en outre que l'augmentation de pression sur les surfaces extérieures des capsules 15 retire la barre 28 vers sa position la plus basse, représentée en pointillés en 71 ; dans ces conditions, le contact est coupé entre les deux barres et il le restera jusqu'à ce qu'une diminution de la pression exercée sur les capsules leur permette de se dilater afin de pousser la barre 28 vers la position représentée en traits pleins, où le contact est de nouveau assuré avec la barre 60.
Par ailleurs, si la barre 60 est réglée dans la position 72 repré- sentée en pointillés, le contact entre les deux barres sera assuré lorsque la barre 28 occupera la position indiquée en 71. Si la barre 60 était réglée dans la position représentée en pointillés en 73, le contact ne serait assuré que lorsqu'une nouvelle diminution de la pression exercée sur les capsules 15 leur permettrait de pousser la barre 28 vers la position indiquée en pointillés en 74.
On voit sur la fig. 1 que la vis 41 est assez longue et on voit sur la fig. 3 qu'elle engrène non seulement avec la roue hélicoï- dale 42, mais également avec une seconde roue hélicoïdale 80, calée sur un arbre transversal 81 tourillonnant librement dans des paliers 82 et 83 portés par le châssis 11. Une bobine 85 est calée sur l'arbre 81.
Il résulte de ce qui précède que lorsque l'opérateur tourne le bouton 40, la vis 41 à laquelle il est relié entraîne en rotation la roue hélicoïdale 80 et, par suite, l'arbre 81 et la bobine 85. Le bouton 40 actionne donc deux mécanismes, l'un étant celui qui déplace la barre 60 et l'autre celui qui fait tourner la bobine 85. Etant donné que c'est la même vis 41 qui actionne les deux mécanismes, on voit que le mouvement de rotation de la bobine 85 correspond à un mouvement linéaire de translationde la barre de contact 60.
La bobine 85 présente une série de saillies radiales 86 disposées selon une même ligne périphérique. Ces saillies permettent à la bobine 85 de jouer le rôle d'un pignon à chaîne en pénétrant dans des perforations 88 d'une bande indicatrice 87, de manière à la faire avancer dans l'un ou l'autre sens.
En se reportant aux fig. 1 et 2, on voit que l'instrument comporte quatre bobines en tout. Une bobine folle 90 est située à proxi- mité de la bobine 85. On remarquera sur la fig. 3 que la bobine 90 est montée sur un arbre 91 tourillonnant dans des paliers 92 et 93 fixés sur le châssis 11 et parallèle à l'ar- bre 81. Ces deux bobines 85 et 90sont montées à l'extrémité antérieure de l'instrument.
Deux bobines 95 et 96 sont montées à l'extrémité postérieure sur un arbre commun 97 qui tourillonne librement dans des paliers 98 et 99 fixés sur les côtés du châssis 11. La bande 87 est reliée par l'une de ses extrémités à la bobine 95 et par l'autre à la bobine 96. Elle part de la bobine 95 pour passer autour de la bobine 90, puis de là autour de la bobine 85 et finalement de la bobine 96. Il résulte de ce qui précède que lorsque la bobine Åa saillies 85 est entraînée en rotation, la bande 87 se déroule de l'une des bobines 95 et 96 pour s'enrouler sur l'autre. Le sens dans lequel tourne la bobine 85 détermine le sens de rotation des bobines 95 et 96.
On voit sur la fig. 4 que les bobines 95 et 96 présentent des évidements 100, 101 dans lesquels est disposé un ressort à boudin 102.
Ce ressort est fixé à l'une de ses extrémités sur la bobine 95 et par son autre extrémité sur la bobine 96. Il a pour but de s'opposer au mouvement de l'une de ces bobines par rapport à l'autre. En conséquence, ces bobines maintiennent à tout moment la bande 87 sous un état de tension relative. On voit sur les fig. 1 et 3 qu'une fenêtre 105 est ménagée à l'extrémité antérieure du boîtier 10.
Cette fenêtre comporte une lentille grossissanté 106 à travers laquelle on peut regarder la bande. Celle-ci est munie d'une graduation désignée par les numéros de référence 32, 33 et 34 sur la fig. 3. Ces graduations peuvent être aperçues à travers la fenêtre et la lentille 106. Il est évident que la bande peut porter d'autres graduations, selon le but auquel l'instrument est destiné. Des index 108 et 109 permettent d'effectuer une lecture pre eise de la bande, en évitant des erreurs de parallaxe. On voit ainsi qu'avec une lon- gueur convenable des graduations, on peut obtenir une lecture optimum grâce à cette disposition, en n'importe quelle région de l'échelle.
Il résulte de ce qui précède qu'une position donnée de la bande correspond toujours à une position donnée de la barre de contact 60. Plus particulièrement, une lecture donnée correspond à une position prédéterminée de cette barre. Il est ainsi évident que chaque centimètre de la bande 87 peut être calibré de façon à se conformer avec préci- sion au mouvement des éléments de commande, en évitant ainsi les différences inhérentes dans les instruments à révolution multiple dans lesquels, selon le principe des minuteries d'horlogerie, la grande aiguille indique, par exemple, 300 mètres d'altitude pour chaque tour.
Etant donné qu'aucune capsule ou soufflet ne peut suivre avec précision une ligne droite ou un graphique prédéterminé, il est évident que ces instruments à révolution multiple sont sujets à des erreurs considérables, tandis qu'avec la disposition de calibrage décrite, on obtient la précision op timum. sur toute l'étendue de la gamme de fonctionnement.
Afin de mieux faire comprendre le fonctionnement et l'avantage de l'instrument décrit, on va en décrire ci-après l'application à un instrumentd'aviationtelqu'unaltimètre absolu, installé sur le panneau de bord de faon analogue à celle d'un altimètre habituel.
Cet instrument est à trois fins :
1 Relié au pilote automatique, il commande une altitude de vol à pression eonstante en vue de localiser de façon précise et sûre l'espacement vertical de l'avion le long de routes aériennes, ainsi que sur les aéroports lors de la descente préalable à l'atter- rissage, selon des directions et des injonctions correspondantes.
2 A titre d'altimètre d'atterrissage, il indique au moyen de signaux optiques et sonores le moment où l'avion a atteint une hauteur choisie au-dessus du sol, lors de son vol final d'approche en vue de l'atterrissage.
3 Muni d'un dispositif servo-moteur sus ceptible d'être mis en action ou hors d'action au moyen d'un interrupteur dans le bouton de réglage manuel, il sert d'altimètreindica- teur automatique conformément, à des modes conventionnels de fonctionnement, tout en étant susceptible de remplir les deux fonctions facultatives précédentes, ce qui peut être'effectué instantanément par le même instrument en poussant ou en tirant ledit bouton.
Afin d'adapterl'instrumentdécritci-des- sus à l'application particulière qu'on vient de mentionner, les barres de contact 28 et 60 doivent être reliées par des conducteurs électriques 130 et 131 et des relais habituels au groupe servo-moteur du pilote automatique.
Le conducteur 130 est connecté au châssis 11 qui sert de mise à la terre et auquel la barre 60 est reliée. Le conducteur 131 est connecté à la lame 29. Le circuit s'établit comme suit : conducteur 131, châssis 11, palier 44 par exemple, arbre 43, vis 46, roue hélicoïdale 48, t-ige filetée 50, barre de contact 60, barre de contact 28, lame 29 et conducteur 131. On voit par suite que lorsque les deux barres 28 et 60 sont en contact, le groupe servo-moteur est actionné dans un sens et que lorsqu'elles sont écartées l'une de l'autre, ce groupe est actionné en sens inverse.
Ce fonctionnement apparaîtra clairement de la description suivante :
Après le décollage et l'ascension initiale, on règle les dispositifs de commande et de réglage de la puissance de manière à stabi- liser la ligne normale d'ascension pour atteindre l'altitude de croisière voulue. On met alors en action le dispositif de pilotage automatique et on tourne le bouton 40 jusqu'à ce qu'on lise ladite altitude entre les index de l'instrument. Les barres de contact 28 et 60 sont connectées au groupe servo-moteur du pilote automatique de telle sorte que la sup- pression du contact actionne le gouvernail de profondeur dans le sens de la montée, tandis que l'établissement de ce contact actionne le gouvernail dans le sens de la descente.
L'avion continue à monter jusqu'à ce que le contact soit établi à l'altitude choisie. A ce moment, le groupe servo-moteur assure l'horizontalité du vol et l'avion se maintient à une altitude à pression constante à l'intérieur de limites étroites de quelques mètres, tandis qu'un dispositif amortisseur compensateur empêche des oscillations de trop grande amplitude.
Pour descendre à une altitude inférieure préalablement choisie, on procède de facon inverse comme suit : après que les dispositifs de commande et de réglage de la puissance ont été réglés en vue d'assurer la vitesse désirée de descente, on tourne le bouton 40 de façon à régler l'échelle en regard de l'alti- tude choisie, ce qui amène la barre 60 à abaisser l'extrémité libre de la barre 28. Ce mouvement est transmis au levier 22 et la surcharge fait fléchir et courber le ressort 21, en mettant sous tension l'ensemble du mécanisme de leviers. Le contact est ainsi maintenu jusqu'à ce que l'altitude inférieure choisie ait été atteinte, le mouvement alternatif d'établissement et de rupture du contact assurant le maintien d'une altitude à pression constante, par l'intermédiaire du groupe servo-moteur.
Pour se servir de l'instrument lors d'un atterrissage, l'instrument est actionné de fa- on indépendante du pilote automatique, lequel est normalement mis hors d'action lors du vol d'approche final. La tour de contrôle fournit une vérification finale de l'élévation au sol en fonction de l'altitude à pression constante, après quoi le pilote tourne le bouton 40 jusqu'à ce que l'échelle indique cette altitude, plus une marge de 9 à 12 mètres par exemple (y compris la hauteur du poste de pilotage au-dessus du sol).
Lorsque l'avion atteint cette altitude choisie à l'avance, le contact est interrompu et un signal optique (éclat rouge), ainsi qu'un signal sonore, indiquent le moment propice pour réduire la vitesse de descente, en diminuant celle-ci du taux de 180 mètres par minute par exemple à un taux de 60 à 75 mètres par minute environ, selon lequel on peut assurer un atterrissage tout à fait progressif.
Pour certaines applications, l'instrument décrit est susceptible de nombreuses variantes en ce qui concerne le type et la nature des éléments de commande et de transmission. On indiquera à ce sujet en conséquence quelques autres applications logiques de cet instrument.
En tant qu'instrument étalon, cet instrument offre,en plus des avantages ci-dessus mentionnés, les avantages distinets suivants :
1 Il permet de ne recourir qu'à un seul opérateur, d'où gain de main-d'oeuvre.
2 Il réduit les erreurs personnelles de deux opérateurs qui tentent d'enregistrer une pression donnée au moyen d'une observation optique synchronisée de deux index séparés.
3 Il augmente le rendement, la vitesse et la précision du travail de l'opérateur, du fait qu'on peut déterminer plus facilement, et avec davantage de précision une pression prédéter- minée sur une échelle de grande dimension facilement lisible, au moyen d'un signal optique lumineux, que par l'observation vi suelle d'un index sur une échelle relativement réduite.
En tant qu'altimètre destiné aux travaux de topographie et d'arpentage (ce qui devrait être fait en partieuLier dans l'at. mo- sphère relativement calme et, fraîche de la nuit) il offre des avantages qui sont évidents en eux-mêmes. Portée à la hauteur de la ceinture (mesurée avec précision), son échelle de grande dimension, illuminée de l'intérieur au moyen d'une petite batterie et d'une ampoule, est visible facilement. L'obtention d'une altitude préchoisie quelconque est ins tantanément signalée et, inversement, la hauteur d'un endroit donné quelconque est trouvée facilement et aisément, le signal lumineux étant disposé de façon à être visible à une distance considérable lorsqu'on le désire.
Du même coup, l'instrument permet au topographe de se déplacer le long descourbesde niveau du terrain en observant simplement l'allumage et l'extinction de la lumière à une altitude prédéterminée.
Pour l'application dans d'autres domaines, il est également évident que le champ d'ap plication de l'instrument décrit n'est pas limité à son fonctionnement par l'intermé- diaire de points de contact et de relais électriques, comme représenté. Pour un appareil de commande (pression, température, tension, intensité de courant, etc.) dans lequel on désire une précision optimum à l'intérieur d'une large gamme, la barre de contact 28 peut également supporter un aimant se déplaçant à l'intérieur d'une bobine d'induetion portée par la barre de contact 60.